Řídící jednotka - Control unit
Řídicí jednotka (CU) je součástí počítače je centrální procesorové jednotky (CPU), který řídí činnost procesoru. CU obvykle používá binární dekodér k převodu kódovaných instrukcí na časové a řídicí signály, které řídí provoz ostatních jednotek (paměť, aritmetická logická jednotka a vstupní a výstupní zařízení atd.).
Většinu počítačových prostředků spravuje CU. Usměrňuje tok dat mezi CPU a ostatními zařízeními. John von Neumann zahrnoval řídicí jednotku jako součást von Neumannovy architektury . V moderních počítačových designech je řídicí jednotka obvykle vnitřní částí CPU, jejíž celková role a provoz se od jejího zavedení nezměnil.
Řídicí jednotky pro více kol
Nejjednodušší počítače používají vícekolovou mikroarchitekturu . Jednalo se o nejranější návrhy. Stále jsou oblíbené v těch nejmenších počítačích, jako jsou vestavěné systémy, které obsluhují stroje.
Ve vícekolovém počítači řídicí jednotka často prochází Von Neumannovým cyklem : Načíst instrukci, načíst operandy, provést instrukci, zapsat výsledky. Když je další pokyn umístěn do řídicí jednotky, změní chování řídicí jednotky, aby instrukci dokončil správně. Bity instrukce tedy přímo řídí řídicí jednotku, která zase řídí počítač.
Řídicí jednotka může obsahovat binární čítač, který sděluje logice řídicí jednotky, jaký krok by měla udělat.
Řídicí jednotky více kol obvykle používají jak stoupající, tak i klesající hranu svých časovacích hodin se čtvercovou vlnou. Operují krok své operace na každé hraně časovacích hodin, takže čtyřstupňová operace se dokončí ve dvou hodinových cyklech.
Mnoho počítačů má dva různé typy neočekávaných událostí. K přerušení dochází, protože některý typ vstupu nebo výstupu vyžaduje softwarovou pozornost, aby fungoval správně. Výjimkou je způsobena provozem počítače. Jedním zásadním rozdílem je, že načasování přerušení nelze předvídat. Další je, že některé výjimky (např. Výjimka nedostupná v paměti) může být způsobena instrukcí, kterou je třeba restartovat.
Řídicí jednotky mohou být navrženy tak, aby zvládaly přerušení jedním ze dvou typických způsobů. Pokud je nejdůležitější rychlá odezva, řídicí jednotka je navržena tak, aby opustila práci, aby zvládla přerušení. V takovém případě bude probíhající práce restartována po poslední dokončené instrukci. Pokud má být počítač velmi levný, velmi jednoduchý, velmi spolehlivý nebo má -li vykonat více práce, řídicí jednotka dokončí probíhající práci před zpracováním přerušení. Dokončení práce je levné, protože k zaznamenání poslední hotové instrukce nepotřebuje žádný registr. Je to jednoduché a spolehlivé, protože má nejméně stavů. Ztrácí to také nejmenší množství práce.
Ve velmi jednoduchých počítačích lze dělat výjimky, aby fungovaly jako přerušení. Pokud je požadována virtuální paměť , musí výjimka nedostupná v paměti opakovat selhávající instrukci.
Je běžné, že vícecyklové počítače používají více cyklů. Někdy trvá déle podmíněný skok, protože je nutné znovu načíst čítač programů. Někdy provádějí instrukce násobení nebo dělení procesem, jako je binární dlouhé násobení a dělení. Velmi malé počítače mohou dělat aritmetický jeden nebo několik bitů najednou. Některé počítače mají velmi složité pokyny, které provádějí mnoho kroků.
Potrubní řídicí jednotky
Mnoho instrukcí potrubí středně složitých počítačů . Tento design je populární díky své ekonomičnosti a rychlosti.
V připojeném počítači pokyny proudí počítačem. Tento design má několik fází. Může mít například jednu fázi pro každý krok Von Neumannova cyklu. Zřetězený počítač má obvykle po každé fázi „registry potrubí“. Ty ukládají bity vypočítané podle fáze, takže logické brány další fáze mohou použít bity k provedení dalšího kroku. Je běžné, že sudé číslované stupně pracují na jednom okraji hodin čtvercových vln, zatímco liché stupně pracují na druhém okraji.
V připojeném počítači řídící jednotka zajistí spuštění toku, pokračování a zastavení toku podle příkazů programu. Data instrukcí se obvykle předávají v potrubních registrech z jednoho stupně do druhého, přičemž pro každý stupeň je poněkud oddělená část řídicí logiky. Řídicí jednotka také zajišťuje, že instrukce v každé fázi nepoškodí provoz pokynů v jiných fázích. Pokud například dva stupně musí používat stejný kus dat, řídicí logika zajistí, že se použití provádí ve správném pořadí.
Při efektivní práci bude mít pipeline počítač v každé fázi instrukci. Poté pracuje na všech těchto pokynech současně. Může dokončit přibližně jednu instrukci pro každý cyklus svých hodin. Když se program rozhodne a přepne na jinou posloupnost pokynů, potrubí někdy musí zahodit zpracovávaná data a restartovat. Tomu se říká „stání“. Když by mohly rušit dvě instrukce, někdy musí řídicí jednotka zastavit zpracování pozdější instrukce, dokud se dřívější instrukce nedokončí. Tomu se říká „bublina potrubí“, protože část potrubí nezpracovává pokyny. Bublinky potrubí mohou nastat, když dva instrukce fungují na stejném registru.
Přerušení a neočekávané výjimky také zastaví potrubí. Pokud pipeline počítač přestane pracovat kvůli přerušení, bude ztraceno více práce než ve vícekolovém počítači. Předvídatelné výjimky se nemusí zadrhávat. Pokud je například pro vstup do operačního systému použita instrukce výjimky, nezpůsobí zablokování.
Rychlost? Při stejné rychlosti elektronické logiky zvládne více instrukcí za sekundu než vícekolový počítač. I když má elektronická logika pevnou maximální rychlost, počítač s připojením k potrubí lze zrychlit nebo zpomalit změnou počtu fází v potrubí. S více fázemi dělá každá fáze méně práce, a tak má fáze méně zpoždění od logických bran .
Ekonomika? Zřetězený model počítače má často nejméně logických bran za instrukci za sekundu, méně než počítač s více koly nebo počítač mimo pořadí. Proč? Průměrný stupeň je méně složitý než vícekolový počítač. Nefunkční počítač má obvykle v daném okamžiku velké množství nečinné logiky. Podobné výpočty obvykle ukazují, že propojený počítač spotřebuje méně energie na instrukci.
Plynovodný počítač je však obvykle složitější a nákladnější než srovnatelný vícekolový počítač. Obvykle má více logických bran, registrů a složitější řídicí jednotku. Podobným způsobem by to mohlo spotřebovat více celkové energie a zároveň méně energie na instrukci. Mimo provoz mohou CPU obvykle dělat více instrukcí za sekundu, protože mohou dělat několik instrukcí najednou.
Prevence stánků
Řídicí jednotky používají mnoho metod, aby udržely potrubí plné a vyhnuly se zastavení. Například i jednoduché řídicí jednotky mohou předpokládat, že zpětná větev na předchozí instrukci s nižším číslem je smyčka a bude se opakovat. Řídicí jednotka s tímto designem tedy vždy naplní potrubí zpětnou větví. Pokud kompilátor dokáže detekovat nejčastěji přijímaný směr větve, může kompilátor pouze vytvořit pokyny, takže nejčastěji přijímanou větví je upřednostňovaný směr větve. Podobným způsobem může řídicí jednotka získat rady od kompilátoru: Některé počítače mají pokyny, které mohou kódovat rady kompilátoru o směru větve.
Některé řídicí jednotky předpovídají větve : Řídicí jednotka uchovává elektronický seznam posledních větví zakódovaný adresou instrukce větve. Tento seznam má několik bitů pro každou větev, aby si pamatoval směr, který byl naposledy přijat.
Některé řídicí jednotky mohou provádět spekulativní provádění , kdy počítač může mít dva nebo více potrubí, vypočítat oba směry větve a poté zahodit výpočty nepoužitého směru.
Výsledky z paměti mohou být k dispozici v nepředvídatelných časech, protože velmi rychlá paměť cache počítače . To znamená, že zkopírují omezené množství paměťových dat do velmi rychlé paměti. CPU musí být navržen tak, aby zpracovával velmi vysokou rychlostí mezipaměti. CPU se proto může zastavit, když musí přistupovat přímo do hlavní paměti. V moderních počítačích je hlavní paměť až třistokrát pomalejší než mezipaměť.
Aby to pomohlo, byly vyvinuty mimo pořadí CPU a řídicí jednotky pro zpracování dat, jakmile budou k dispozici. (Viz další část)
Ale co když jsou všechny výpočty dokončeny, ale procesor je stále zastaven a čeká na hlavní paměť? Poté může řídicí jednotka přepnout na alternativní vlákno provádění, jehož data byla načtena, zatímco vlákno bylo nečinné. Vlákno má svůj vlastní programový čítač, proud instrukcí a samostatnou sadu registrů. Designéři mění počet vláken v závislosti na aktuálních paměťových technologiích a typu počítače. Typické počítače, jako jsou počítače a chytré telefony, mají obvykle řídicí jednotky s několika vlákny, což je dost na to, aby byly zaneprázdněny dostupnými paměťovými systémy. Databázové počítače mají často asi dvakrát tolik vláken, aby jejich mnohem větší paměti byly zaneprázdněné. Grafické procesorové jednotky (GPU) mají obvykle stovky nebo tisíce vláken, protože mají stovky nebo tisíce prováděcích jednotek provádějících opakované grafické výpočty.
Když řídicí jednotka povoluje vlákna, musí být také navržen software, který s nimi bude zacházet . V obecných procesorech, jako jsou počítače a smartphony, jsou vlákna obvykle vytvořena tak, aby vypadala jako běžné procesy na čas. Operační systém o nich může nanejvýš potřebovat určité povědomí. V GPU plánování vláken obvykle nelze skrýt před aplikačním softwarem a často se ovládá specializovanou knihovnou podprogramů.
Mimo provoz řídicí jednotky
Řídicí jednotka může být navržena tak, aby dokončila, co může . Pokud lze provést několik instrukcí současně, řídicí jednotka to zařídí. Nejrychlejší počítače tedy mohou zpracovávat pokyny v pořadí, které se může poněkud lišit, v závislosti na tom, kdy budou k dispozici operandy nebo cíle instrukcí. Tuto metodu používá většina superpočítačů a mnoho počítačových CPU. Přesná organizace tohoto typu řídicí jednotky závisí na nejpomalejší části počítače.
Když je provádění výpočtů nejpomalejší, instrukce proudí z paměti do kusů elektroniky nazývaných „vydávací jednotky“. Vydávací jednotka obsahuje instrukci, dokud nejsou k dispozici její operandy i prováděcí jednotka. Poté jsou instrukce a její operandy „vydány“ prováděcí jednotce. Popravčí jednotka provede pokyn. Poté jsou výsledná data přesunuta do fronty dat, která mají být zapsána zpět do paměti nebo registrů. Pokud má počítač více prováděcích jednotek, může obvykle provést několik instrukcí za hodinový cyklus.
Je běžné mít specializované prováděcí jednotky. Například počítač se skromnými cenami může mít pouze jednu prováděcí jednotku s pohyblivou řádovou čárkou, protože jednotky s pohyblivou řádovou čárkou jsou drahé. Stejný počítač může mít několik celočíselných jednotek, protože jsou relativně levné a zvládnou většinu pokynů.
Jeden druh řídicí jednotky pro vydávání používá řadu elektronické logiky, „tabulku výsledků“, která detekuje, kdy lze vydat instrukci. „Výška“ pole je počet prováděcích jednotek a „délka“ a „šířka“ "je každý počet zdrojů operandů. Když se všechny položky spojí, signály z operandů a prováděcí jednotky se kříží. Logika na této křižovatce detekuje, že instrukce může fungovat, takže instrukce je" vydána "zdarma prováděcí jednotka. Alternativní styl vydávání řídicí jednotky implementuje algoritmus Tomasulo , který mění pořadí hardwarové fronty instrukcí. V jistém smyslu oba styly využívají frontu. Srovnávací tabulka je alternativní způsob kódování a přeskupení fronty instrukcí a některé designéři tomu říkají tabulka front.
S nějakou další logikou může srovnávací tabulka kompaktně kombinovat změnu pořadí provádění, přejmenování registru a přesné výjimky a přerušení. Dále to může udělat bez výkonově náročné, komplexní adresovatelné paměti používané algoritmem Tomasulo.
Pokud je provádění pomalejší než zápis výsledků, má fronta zpětného zápisu do paměti vždy volné položky. Ale co když paměť zapisuje pomalu? Nebo co když cílový registr bude používán „dřívější“ instrukcí, která ještě nebyla vydána? Potom může být nutné naplánovat krok zpětného zápisu instrukce. Tomu se někdy říká „vysazení“ instrukce. V tomto případě musí být na zadním konci prováděcích jednotek plánovací logika. Naplánuje přístup k registrům nebo paměti, které získají výsledky.
Vyřazovací logiku lze také navrhnout do vydávací tabule nebo do fronty Tomasulo zahrnutím přístupu do paměti nebo registru do vydávací logiky.
Řadiče mimo provoz vyžadují speciální konstrukční funkce pro zpracování přerušení. Když probíhá několik instrukcí, není jasné, kde v proudu instrukcí dojde k přerušení. Pro přerušení vstupu a výstupu funguje téměř jakékoli řešení. Když má počítač virtuální paměť, dojde k přerušení, které indikuje, že přístup k paměti selhal. Tento přístup k paměti musí být spojen s přesnou instrukcí a přesným stavem procesoru, aby bylo možné stav procesoru uložit a obnovit přerušením. Obvyklé řešení uchovává kopie registrů, dokud není dokončen přístup do paměti.
Také mimo provoz mají CPU ještě větší problémy se stánky z větvení, protože mohou dokončit několik instrukcí za hodinový cyklus a obvykle mají mnoho instrukcí v různých fázích postupu. Tyto řídicí jednotky tedy mohou využívat všechna řešení používaná procesory s propojením potrubí.
Překládání řídicích jednotek
Některé počítače překládají každou jednotlivou instrukci do sekvence jednodušších instrukcí. Výhodou je, že počítač mimo provoz může být jednodušší v převážné části své logiky a přitom zvládá složité vícekrokové instrukce. Procesory Intel x86 od Pentium Pro překládají složité instrukce CISC x86 do více interních mikro operací podobných RISC.
V těchto „přední“ řídicí jednotka zvládá překlad instrukcí. Operandy se nepřekládají. „Záda“ CU je CPU mimo pořadí, které vydává mikrooperace a operandy prováděcím jednotkám a datovým cestám.
Řídicí jednotky pro počítače s nízkým výkonem
Mnoho moderních počítačů má ovládací prvky, které minimalizují spotřebu energie. U počítačů napájených bateriemi, jako jsou počítače v mobilních telefonech, je výhodou delší životnost baterie. U počítačů s pomocným napájením je odůvodněním snížení nákladů na energii, chlazení nebo hluk.
Většina moderních počítačů používá logiku CMOS . CMOS plýtvá energií dvěma běžnými způsoby: změnou stavu, tj. „Aktivního výkonu“, a nechtěným únikem. Činný výkon počítače lze snížit vypnutím řídicích signálů. Svodový proud lze snížit snížením elektrického tlaku, napětí, vytvořením tranzistorů s většími oblastmi vyčerpání nebo úplným vypnutím logiky.
Činný výkon lze snáze snížit, protože data uložená v logice nejsou ovlivněna. Obvyklá metoda snižuje taktovací frekvenci procesoru. Tuto metodu používá většina počítačových systémů. Je běžné, že se CPU během přechodu nečiní, aby se vyhnul vedlejším účinkům měnících se hodin.
Většina počítačů má také pokyn „zastavit“. Toto bylo vynalezeno pro zastavení nepřerušovacího kódu, aby měl kód přerušení spolehlivé načasování. Designéři si však brzy všimli, že zastavení instrukce bylo také vhodnou dobou k úplnému vypnutí hodin CPU a snížení činného výkonu CPU na nulu. Řadič přerušení může i nadále potřebovat hodiny, ale to obvykle spotřebuje mnohem méně energie než CPU.
Tyto metody lze relativně snadno navrhnout a staly se tak běžnými, že jiné byly vynalezeny za účelem komerční výhody. Mnoho moderních procesorů CMOS s nízkým výkonem zastaví a spustí specializované prováděcí jednotky a rozhraní sběrnice v závislosti na potřebné instrukci. Některé počítače dokonce uspořádají mikroarchitekturu CPU tak, aby používala multiplexery spouštěné přenosem, takže každá instrukce využívá pouze přesně potřebné logické části.
Počítače s nižšími hodinami by teoreticky mohly také snížit únik snížením napětí napájecího zdroje. To má v mnoha ohledech vliv na spolehlivost počítače, proto je technika nákladná a není obvyklá, kromě relativně drahých počítačů, jako jsou počítače nebo mobilní telefony.
Některé konstrukce mohou používat velmi malé netěsnosti tranzistorů, ale ty obvykle zvyšují náklady. Bariéry vyčerpání tranzistorů mohou být větší, aby měly menší únik, ale tím je tranzistor větší a tím pomalejší a dražší. Někteří prodejci používají tuto techniku ve vybraných částech integrovaného obvodu konstruováním logiky nízkého úniku z velkých tranzistorů, které některé procesy poskytují pro analogové obvody. Některé procesy umísťují tranzistory nad povrch křemíku, „ploutvemi“, ale tyto procesy mají více kroků, takže jsou dražší. Speciální tranzistorové dopingové materiály (např. Hafnium) mohou také snížit únik, ale to přidává kroky ke zpracování, což je dražší. Některé polovodiče mají větší propast než křemík. Tyto materiály a postupy jsou však v současné době (2020) dražší než křemík.
Správa úniku je obtížnější, protože než lze logiku vypnout, musí být data v ní přesunuta do nějakého typu úložiště s nízkým únikem.
Jednou z běžných metod je rozložit zátěž na mnoho procesorů a nepoužívané CPU vypnout, když se zátěž sníží. Logika přepínání úloh operačního systému ukládá data CPU do paměti. V některých případech může být jeden z procesorů jednodušší a menší, doslova s menším počtem logických bran. Má tedy malý únik a je posledním vypnutým a prvním zapnutým. Je to také jediný procesor, který vyžaduje speciální funkce s nízkým výkonem. Podobná metoda se používá ve většině počítačů, které obvykle mají pomocný vestavěný procesor, který spravuje napájecí systém. V počítačích je však software obvykle v systému BIOS, nikoli v operačním systému.
Některé procesory využívají speciální typ klopného obvodu (pro uložení trochu), který spojuje rychlou ukládací buňku s vysokým únikem s pomalým, velkým (drahým) článkem s nízkým únikem. Tyto dva články mají oddělené napájecí zdroje. Když CPU přejde do úsporného režimu (např. Kvůli zastavení, které čeká na přerušení), data se přenesou do buněk s nízkým únikem a ostatní se vypnou. Když CPU opustí režim s nízkou netěsností (např. Kvůli přerušení), proces se obrátí.
Starší verze by zkopírovaly stav CPU do paměti nebo dokonce na disk, někdy se specializovaným softwarem. Velmi jednoduché vestavěné systémy někdy stačí restartovat.
Integrace s počítačem
Všechny moderní CPU mají řídicí logiku pro připojení CPU ke zbytku počítače. V moderních počítačích je to obvykle řadič sběrnice. Když instrukce čte nebo zapisuje paměť, řídící jednotka buď řídí sběrnici přímo, nebo ovládá řadič sběrnice. Mnoho moderních počítačů používá stejné rozhraní sběrnice pro paměť, vstup i výstup. Toto se nazývá "paměťově mapované I/O". Programátorovi se registry I/O zařízení zobrazují jako čísla na konkrétních adresách paměti. Počítače x86 používají starší metodu, samostatnou I/O sběrnici, ke které se přistupuje pomocí I/O instrukcí.
Moderní CPU má také tendenci obsahovat řadič přerušení . Zpracovává signály přerušení ze systémové sběrnice. Řídicí jednotka je část počítače, která reaguje na přerušení.
Paměť mezipaměti často obsahuje řadič mezipaměti . Řadič mezipaměti a související mezipaměť je často největší fyzickou součástí moderního, výkonnějšího procesoru. Když je paměť, sběrnice nebo mezipaměť sdílena s jinými CPU, musí s nimi řídicí logika komunikovat, aby se zajistilo, že žádný počítač nikdy nedostane zastaralá stará data.
Mnoho historických počítačů zabudovalo nějaký typ vstupu a výstupu přímo do řídicí jednotky. Například mnoho historických počítačů mělo přední panel s vypínači a světly přímo ovládanými řídicí jednotkou. Ty umožňují programátorovi přímo zadat program a odladit jej. V pozdějších produkčních počítačích bylo nejběžnějším použitím předního panelu zadání malého bootstrapového programu pro čtení operačního systému z disku. Bylo to nepříjemné. Přední panely byly tedy nahrazeny zaváděcími programy v paměti jen pro čtení.
Většina modelů PDP-8 měla datovou sběrnici navrženou tak, aby umožňovala I/O zařízením vypůjčit si logiku čtení a zápisu řídicí jednotky. To snížilo složitost a náklady na vysokorychlostní I/O řadiče, např. Pro disk.
Xerox Alto měl multitasking microprogammable řídicí jednotku, která provedl téměř všechny I / O. Tento design poskytoval většinu funkcí moderního počítače pouze s malým zlomkem elektronické logiky. Počítač se dvěma vlákny byl spuštěn dvěma mikrořetězci s nejnižší prioritou. Tyto prováděly výpočty vždy, když I/O nebylo vyžadováno. Mikrořetězce s vysokou prioritou poskytují (s klesající prioritou) video, síť, disk, periodický časovač, myš a klávesnici. Mikroprogram provedl komplexní logiku I/O zařízení a také logiku pro integraci zařízení s počítačem. U skutečných hardwarových I/O mikroprogram čte a zapisuje posuvné registry pro většinu I/O, někdy s odporovými sítěmi a tranzistory pro posun úrovní výstupního napětí (např. Pro video). Aby zvládl vnější události, měl mikrokontrolér mikrointerrupty pro přepínání vláken na konci cyklu vlákna, např. Na konci instrukce nebo po přístupu k posuvnému registru. Mikroprogram bylo možné přepsat a znovu nainstalovat, což bylo pro výzkumný počítač velmi užitečné.
Funkce řídicí jednotky
Program instrukcí v paměti tedy způsobí, že CU nakonfiguruje datové toky CPU tak, aby správně manipulovala s daty mezi instrukcemi. Výsledkem je počítač, který by mohl spustit kompletní program a nevyžadoval žádný lidský zásah k provádění hardwarových změn mezi instrukcemi (jak bylo třeba provést při použití pouze děrovacích karet pro výpočty, než byly vynalezeny uložené naprogramované počítače s CU).
Pevně zapojená řídicí jednotka
Pevně zapojené řídicí jednotky jsou implementovány pomocí kombinačních logických jednotek s omezeným počtem bran, které mohou generovat konkrétní výsledky na základě pokynů, které byly použity k vyvolání těchto odpovědí. Pevně zapojené řídicí jednotky jsou obecně rychlejší než mikroprogramované konstrukce.
Tento návrh používá pevnou architekturu - vyžaduje změny v zapojení, pokud je sada instrukcí změněna nebo změněna. Může to být výhodné pro jednoduché a rychlé počítače.
Řadič, který používá tento přístup, může pracovat vysokou rychlostí; má však malou flexibilitu. Složitá sada instrukcí může zahltit návrháře, který používá logický návrh ad hoc.
Hardwarový přístup se stal méně populárním, jak se vyvíjely počítače. Dříve používaly řídicí jednotky pro CPU logiku ad hoc a bylo obtížné je navrhnout.
Mikroprogramová řídicí jednotka
Myšlenku mikroprogramování představil Maurice Wilkes v roce 1951 jako střední úroveň pro provádění pokynů počítačového programu. Mikroprogramy byly organizovány jako sekvence mikroinstrukcí a uloženy ve speciální řídicí paměti. Algoritmus pro mikroprogramovou řídicí jednotku, na rozdíl od pevné kabelové řídicí jednotky, je obvykle určen popisem vývojového diagramu . Hlavní výhodou mikroprogramované řídicí jednotky je jednoduchost její struktury. Výstupy z ovladače jsou mikroinstrukce. Mikroprogram lze ladit a nahradit velmi podobným softwarem.
Kombinované metody návrhu
Oblíbenou variantou mikrokódu je ladění mikrokódu pomocí softwarového simulátoru. Mikrokód je pak tabulka bitů. Toto je tabulka logické pravdy , která překládá adresu mikrokódu do výstupů řídicí jednotky. Tuto tabulku pravdy lze přenést do počítačového programu, který produkuje optimalizovanou elektronickou logiku. Výsledná řídicí jednotka je téměř stejně snadno navržitelná jako mikroprogramování, ale má vysokou rychlost a nízký počet logických prvků pevně zapojené řídicí jednotky. Praktický výsledek připomíná automat Mealy nebo ovladač Richards .